專利名稱：溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，尤其涉及一種溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(trench M0SFET)的制造方法。
背景技術(shù)：
高壓元件技術(shù)適用于高電壓與高功率的集成電路領(lǐng)域，傳統(tǒng)功率晶體管為達(dá)高耐壓高電流的設(shè)計(jì)，元件電流流向由平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為垂直結(jié)構(gòu)。隨著芯片技術(shù)性的突破功率晶體管也有不同的做法，目前在極低壓功率晶體管技術(shù)發(fā)展有溝渠式柵極配合多樣化工藝結(jié)構(gòu)功率晶體管(Trench M0SFET)。由于溝槽式場(chǎng)效應(yīng)晶體管能夠有效地降低產(chǎn)品的導(dǎo)通電阻，并且具有較大電流處理能力，所以近年來(lái)溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管在電腦、消費(fèi)電子等領(lǐng)域中發(fā)展快速。目前，Trench MOSFET技術(shù)在低壓MOSFET產(chǎn)品市場(chǎng)中已被廣泛接受，具有很高的市場(chǎng)占有率。在高壓MOSFET市場(chǎng)上，雖然隨著Trench MOSFET工藝技術(shù)的不斷提升，產(chǎn)品的耐壓能力有了一定的提高，但相較于平面式(Plarmar)產(chǎn)品，Trench MOSFET的耐壓能力仍有一定的差距。未來(lái)，含有高端工藝的平面技術(shù)將會(huì)是高壓MOSFET的發(fā)展趨勢(shì)。圖1為顯示傳統(tǒng)溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(trench M0SFET)的剖面示意圖。請(qǐng)參閱圖1，在一半導(dǎo)體襯底100中具有一溝槽構(gòu)造。該半導(dǎo)體襯底100中另包括一 N型摻雜區(qū)102、一 P型井區(qū)(PW) 104、及一 N+型濃摻雜區(qū)106，分別作為該溝槽式晶體管的漏極、通道區(qū)及源極。一氧化層120順應(yīng)性地形成并覆蓋該溝槽構(gòu)造與半導(dǎo)體襯底的表面，作為該溝槽式晶體管的柵極介電層。一摻雜多晶硅130沉積并填滿該溝槽中，作為該溝槽式晶體管的柵極。然而，溝槽式柵極結(jié)構(gòu)功率晶體管在工藝上有其困難度，必須考慮晶體管溝渠式柵極深淺。尤其是，傳統(tǒng)溝槽式MOSFET的在溝槽的底部，氧化層的厚度和其他位置的氧化層厚度相同，易造成寄生電容(Qgd)效應(yīng)。因此，業(yè)界亟需一種溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管及制造方法，能有效地降低寄生電容(Qgd)效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法， 包括提供一襯底，具有一溝槽構(gòu)造在該襯底中；形成一犧牲氧化層，順應(yīng)性地覆蓋該溝槽構(gòu)造與該襯底的表面；沿垂直方向形成一氧化層，使該犧牲氧化層在該襯底的表面及在該溝槽底部的部分增厚；移除該氧化層及部份的犧牲氧化層，在該襯底的表面及在該溝槽底部留下部分的氧化層；成長(zhǎng)一額外的氧化層，順應(yīng)性地披覆于前述襯底結(jié)構(gòu)上；以及沉積一導(dǎo)電層在該襯底結(jié)構(gòu)上并填滿該溝槽，作為該溝槽式晶體管的柵極。本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法， 包括提供一半導(dǎo)體襯底具有一溝槽構(gòu)造在該襯底中，該半導(dǎo)體襯底沿垂直方向包括一 N 型摻雜區(qū)、一 P型井區(qū)、及一 N型濃摻雜區(qū)，分別作為該溝槽式晶體管的漏極、通道區(qū)及源極；形成一犧牲氧化層，順應(yīng)性地覆蓋該溝槽構(gòu)造與該半導(dǎo)體襯底表面；施以一高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法，沿垂直方向形成一氧化層，使該犧牲氧化層在該襯底的表面及在該溝槽底部的部分增厚；移除該氧化層及部份的犧牲氧化層，在該襯底的表面及在該溝槽底部留下部分的氧化層；成長(zhǎng)一額外的氧化層，順應(yīng)性地披覆于前述襯底結(jié)構(gòu)上；形成一摻雜多晶硅在該襯底結(jié)構(gòu)上并填滿該溝槽；施以一化學(xué)機(jī)械研磨移除表面多余的該摻雜多晶硅；以及移除該襯底結(jié)構(gòu)表面的部分氧化硅層，使露出位于溝槽上方該摻雜多晶硅的頂部，作為該溝槽式晶體管的柵極。本發(fā)明實(shí)施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，能有效地降低元件的寄生電容(Qgd)效應(yīng)，提升高壓半導(dǎo)體裝置的電性效能，并降低制造成本。


圖1為顯示傳統(tǒng)溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(trench M0SFET)的剖面示意圖；圖2A-2I為顯示本發(fā)明的實(shí)施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法在各工藝步驟的剖面示意圖。附圖標(biāo)號(hào)
100 -、半導(dǎo)體襯底；
102 --N型摻雜區(qū)；
104 - P型井區(qū)(PW)；
106 - N+型濃摻雜區(qū)；
120 -、氧化層；
130 -、摻雜多晶硅；
200 -、襯底；
202 --N型摻雜區(qū)；
204 - P型井區(qū)(PW)；
206 - N+型濃摻雜區(qū)；
210 -、溝槽構(gòu)造；
212 -、溝槽的表面；
215 -、犧牲氧化層(SAC oxide)
215' 殘留部分的氧化層；
217 -、氧化層；
219 -、溝槽的側(cè)壁表面；
222 -、額外的氧化層；
230 -、摻雜多晶硅柵極；
240 -、化學(xué)機(jī)械研磨；
245 -、濕式浸置(wet dip)；
250 -、化學(xué)機(jī)械研磨法。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下
以下以各實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明并伴隨著

的范例，作為本發(fā)明的參考依據(jù)。在附圖或說(shuō)明書描述中，相似或相同的部分皆使用相同的圖號(hào)。且在附圖中，實(shí)施例的形狀或是厚度可擴(kuò)大，并以簡(jiǎn)化或是方便標(biāo)示。再者，附圖中各元件的部分將以分別描述說(shuō)明之， 值得注意的是，圖中未繪示或描述的元件，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員所知的形式，另外， 特定的實(shí)施例僅為揭示本發(fā)明使用的特定方式，其并非用以限定本發(fā)明。有鑒于此，本發(fā)明的主要特征及樣態(tài)在于將溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝槽底部介電層增厚，因此可有效地降低元件的寄生電容(Qgd)效應(yīng)，并通過(guò)與現(xiàn)有工藝相容的工藝技術(shù)，可有效地降低制造成本。圖2A-2I為顯示本發(fā)明的實(shí)施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法在各工藝步驟的剖面示意圖。請(qǐng)參閱圖2A，首先，提供一襯底200，例如一半導(dǎo)體襯底，包括單晶硅襯底、外延硅襯底、硅鍺襯底、絕緣層上有硅(SOI)襯底、及化合物半導(dǎo)體襯底。一溝槽構(gòu)造210形成在襯底200中。此外，另可選擇施以一等向性刻蝕(isotropic etching)，例如濕式刻蝕，微移除該溝槽210的表面212。請(qǐng)參閱圖2B，形成一犧牲氧化層(SAC oxide) 215，順應(yīng)性地覆蓋該溝槽構(gòu)造210 與該半導(dǎo)體襯底200的表面。在一具體實(shí)施例中，可選擇施以熱氧化法成長(zhǎng)一氧化層在半導(dǎo)體襯底200的表面。接著，請(qǐng)參閱圖2C，沿垂直方向形成一氧化層217部分，例如施以一高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法(HDP CVD)，使該犧牲氧化層215在該襯底的表面及在該溝槽底部的部分增厚。應(yīng)注意的是，沉積氧化層217的步驟并不限定于HDP CVD，亦可選擇使用其他適當(dāng)具方向性的薄膜沉積工藝。接著，請(qǐng)參閱圖2D，移除該氧化層217及部份的犧牲氧化層215，使得在襯底的表面并且在溝槽底部留下部分的氧化層215'。例如浸置于濕刻蝕液中，使襯底的表面及溝槽底部留下部分的氧化層215'。此外，另可選擇施以一等向性刻蝕(isotropic etching), 例如濕式刻蝕，微移除該溝槽210的側(cè)壁表面219。請(qǐng)參閱圖2E，成長(zhǎng)一額外的氧化層222，順應(yīng)性地披覆于前述進(jìn)行中的襯底結(jié)構(gòu)上。因此，在溝槽210底部的氧化層222會(huì)比溝槽210內(nèi)其他部分的氧化層厚。接著，形成一摻雜多晶硅柵極230在該襯底結(jié)構(gòu)上并填滿該溝槽，如圖2F所示。請(qǐng)參閱圖2G，施以一化學(xué)機(jī)械研磨240移除表面多余的摻雜多晶硅230，使得摻雜多晶硅230與襯底表面的氧化層222位于相同的水平面上。接著，移除該襯底結(jié)構(gòu)表面的部分氧化硅層222，例如以濕式浸置(wet dip) 245移除部分的氧化硅層222，使露出位于溝槽上方該摻雜多晶硅230的頂部，如圖2H所示。應(yīng)注意的是，另可選擇再施以化學(xué)機(jī)械研磨法250移除該摻雜多晶硅的頂部，如圖21所示。在一實(shí)施例中，在完成上述結(jié)構(gòu)后，在所述襯底200中，可形成一 N型摻雜區(qū) 202、一 P型井區(qū)(PW) 204、及一 N+型濃摻雜區(qū)206，分別作為該溝槽式晶體管的漏極、通道區(qū)及源極。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，由于使用單方向的氧化層增厚步驟，使溝槽底部的氧化層會(huì)比溝槽內(nèi)其他部分的氧化層厚，因而能有效地降低元件的寄生電容(Qgd)效應(yīng)，提升高壓半導(dǎo)體裝置的電性效能，并降低制造成本。本發(fā)明雖以各種實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述的制造方法包括提供一襯底，具有一溝槽構(gòu)造在所述襯底中；形成一犧牲氧化層，順應(yīng)性地覆蓋所述溝槽構(gòu)造與所述襯底的表面；沿垂直方向形成一氧化層，使所述犧牲氧化層在所述襯底的表面及在所述溝槽底部的部分增厚；移除所述氧化層及部份的犧牲氧化層，在所述襯底的表面及在所述溝槽底部留下部分的氧化層；成長(zhǎng)一額外的氧化層，順應(yīng)性地披覆于前述襯底結(jié)構(gòu)上；以及沉積一導(dǎo)電層在所述襯底結(jié)構(gòu)上并填滿所述溝槽，作為所述溝槽式晶體管的柵極。
2.如權(quán)利要求1所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述襯底為一半導(dǎo)體襯底，包括單晶硅襯底、外延硅襯底、硅鍺襯底、絕緣層上有硅襯底、及化合物半導(dǎo)體襯底。
3.如權(quán)利要求1所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述的制造方法進(jìn)一步包括形成一 N型摻雜區(qū)、一 P型井區(qū)、及一 N型濃摻雜區(qū)在所述襯底中，分別作為所述溝槽式晶體管的漏極、通道區(qū)及源極。
4.如權(quán)利要求1所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，在所述形成一犧牲氧化層的步驟之前，更包括施以一等向性刻蝕，微移除所述溝槽的表
5.如權(quán)利要求1所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述沿垂直方向形成一氧化層的步驟包括施以一高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法。
6.如權(quán)利要求1所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，在所述移除所述氧化層及部份的犧牲氧化層的步驟之后，更包括施以一等向性刻蝕，微移除所述溝槽的表面。
7.如權(quán)利要求1所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述沉積一導(dǎo)電層在所述襯底結(jié)構(gòu)上并填滿所述溝槽包括形成一摻雜多晶硅在所述襯底結(jié)構(gòu)上并填滿所述溝槽； 施以一化學(xué)機(jī)械研磨移除表面多余的所述摻雜多晶硅；以及移除所述襯底結(jié)構(gòu)表面的部分氧化硅層，使露出位于溝槽上方所述摻雜多晶硅的頂部。
8.如權(quán)利要求7所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述的制造方法進(jìn)一步包括施以化學(xué)機(jī)械研磨法移除所述摻雜多晶硅的頂部。
9.一種溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括提供一半導(dǎo)體襯底具有一溝槽構(gòu)造在所述襯底中，所述半導(dǎo)體襯底沿垂直方向包括一 N型摻雜區(qū)、一 P型井區(qū)、及一 N型濃摻雜區(qū)，分別作為所述溝槽式晶體管的漏極、通道區(qū)及源極；形成一犧牲氧化層，順應(yīng)性地覆蓋所述溝槽構(gòu)造與所述半導(dǎo)體襯底表面； 施以一高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法，沿垂直方向形成一氧化層，使所述犧牲氧化層在所述襯底的表面及在所述溝槽底部的部分增厚；移除所述氧化層及部份的犧牲氧化層，在所述襯底的表面及在所述溝槽底部留下部分的氧化層；成長(zhǎng)一額外的氧化層，順應(yīng)性地披覆于所述襯底結(jié)構(gòu)上；形成一摻雜多晶硅在所述襯底結(jié)構(gòu)上并填滿所述溝槽；施以一化學(xué)機(jī)械研磨移除表面多余的所述摻雜多晶硅；以及移除所述襯底結(jié)構(gòu)表面的部分氧化硅層，使露出位于溝槽上方所述摻雜多晶硅的頂部，作為所述溝槽式晶體管的柵極。
10.如權(quán)利要求9所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述襯底為一半導(dǎo)體襯底，包括單晶硅襯底、外延硅襯底、硅鍺襯底、絕緣層上有硅襯底、及化合物半導(dǎo)體襯底。
11.如權(quán)利要求9所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，在所述形成一犧牲氧化層的步驟之前，更包括施以一等向性刻蝕，微移除所述溝槽的表面。
12.如權(quán)利要求9所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，在所述移除所述氧化層及部份的犧牲氧化層的步驟之后，更包括施以一等向性刻蝕， 微移除所述溝槽的表面。
13.如權(quán)利要求9所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述制造方法進(jìn)一步包括施以化學(xué)機(jī)械研磨法移除所述摻雜多晶硅的頂部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，包括提供一襯底具有溝槽構(gòu)造在該襯底中。形成一犧牲氧化層，順應(yīng)性地覆蓋該溝槽構(gòu)造與該襯底的表面。沿垂直方向形成一氧化層，使該犧牲氧化層在該襯底的表面及在該溝槽底部的部分增厚；移除該氧化層及部份的犧牲氧化層，在該襯底的表面及在該溝槽底部留下部分的氧化層。成長(zhǎng)一額外的氧化層，順應(yīng)性地披覆于前述襯底結(jié)構(gòu)上。沉積一導(dǎo)電層在該襯底結(jié)構(gòu)上并填滿該溝槽，作為該溝槽式晶體管的柵極。本發(fā)明實(shí)施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，能有效地降低元件的寄生電容(Qgd)效應(yīng)，提升高壓半導(dǎo)體裝置的電性效能，并降低制造成本。
文檔編號(hào)H01L21/336GK102194694SQ20101012926
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者劉亞勝 申請(qǐng)人:世界先進(jìn)積體電路股份有限公司